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嫦娥三号突破核心技术 六大创新应对艰辛探月旅程

2013年12月03日 16:17
来源:新华网 作者:王敏

此刻,嫦娥三号翱翔在浩瀚太空,接下来的旅程备受关注。嫦娥三号是我国航天领域迄今最复杂、难度最大的任务,需要攻克的关键技术多、技术跨度大、实施风险高。

记者3日从嫦娥三号探测器的抓总研制单位——中国航天科技集团空间技术研究院了解到,嫦娥三号研制团队迎难而上,集智攻关,在着陆减速、着陆段的自主导航控制、着陆冲击的缓冲、月面热控保障、月面移动、月面巡视过程的自主导航与遥操作控制等六大方面,突破并掌握了一大批具有自主知识产权的核心技术和关键技术,为“三姑娘”保驾护航。

变推力发动机破解着陆减速难题

航天科技集团专家介绍,发射升空后,嫦娥三号向着月球一路飞奔,直到设计师精心选择的动力下降点。此时,如果继续飞速前进,嫦娥三号在着陆时就可能一头撞在月球上。因此,必须让它慢下来。

月球表面无大气。因此,嫦娥三号无法利用气动减速的方法着陆,只能靠自身推进系统减小约1.7公里/秒的速度,在此过程中探测器还要进行姿态的精确调整,不断减速以便在预定区域安全着陆。为了保证着陆过程可控,研制团队经过反复论证,提出“变推力推进系统”的设计方案,研制出推力可调的7500N变推力发动机,经过多次点火试车和相关试验验证,破解着陆减速的难题。

GNC系统新技术助力着陆段自主导航控制

中国空间技术研究院着陆器GNC(制导导航与控制)系统主任设计师介绍,探测器动力下降过程是一个时间较短、速度变化很大的过程,无法依靠地面实时控制。对此,GNC系统设计了专门的敏感器,进行对月测速、测距和地形识别,确保探测器在着陆段自主制导、导航与控制。

着陆缓冲系统为软着陆提供牢固支撑

当探测器着陆在月面时,着陆器撞击月面会形成较大的冲击,巨大的冲击力不仅可能造成探测器出现翻倒的可能,而且会激扬起月尘,对着陆器造成一定危害并影响任务成败,同时由于月球表面覆盖着一层松软且崎岖不平的月壤,这些都给着陆带来了困难。

对此,研制团队充分考虑了月壤物理力学特性对着陆冲击、稳定性的影响以及月尘的理化特性等,采用特殊的材料、设计和工艺,研制出全新的着陆缓冲系统,解决上述难题,确保探测器实施软着陆过程中,在一定姿态范围内不翻倒、不陷落,并为探测器工作提供牢固的支撑。

全球首创热控技术确保月面生存

月球表面光照条件变化大,昼夜温差超过300℃,白昼时温度高达150℃,黑夜时温度急剧下降到-180℃。在长达地球14天的昼、夜里,探测器面临着月昼高温下的热排散问题和月夜没有太阳能可利用情况下如何保证温度环境的问题。为了能够应付极端温度条件下的恶劣环境,嫦娥三号采用了全球首创的热控两相流体回路以及此前从未在星上用过的可变热导热管,攻克月面生存的难题。

巡视器移动设计与试验解决月面移动难题

月面覆盖着厚度不等的月壤层,并存在大小不等的月坑和岩石,其物理力学特性和月表地形都与巡视器移动性能直接相关,如何选择移动系统构形参数,开展地面移动性能试验,在月面环境下保证正常工作,都是巡视器总体设计必须破解的问题。对此,巡视器在总体设计之初,就选取了六轮式、摇臂悬架方案,并经特殊设计和有关地面移动性能试验、内外场试验等,具备了前进、后退、原地转向以及爬坡、越障能力,解决了月面移动的难题。

月面巡视自主导航与遥操作控制为巡视勘察清扫障碍

为了能够在复杂月面环境中实现远距离行驶,安全到达指定位置,并保障自身的安全和稳定工作,巡视器通过自主导航控制解决月面环境感知、障碍识别、局部路径规划及多轮运动协调控制的难题。

此外,由于巡视器月面运行过程是一个器地交互、地面持续支持的过程,与以往航天器在轨测控工作模式有着明显的不同。怎么办?设计一种与巡视任务相匹配的在轨运行操作新模式是必须解决的难题。对此,研制团队迅速组织人马,开展方案设计,经过无数次计算、论证、试验……终于开发出满足巡视任务的地面任务支持与遥操作系统,为巡视器顺利开展月面巡视勘察任务清扫障碍。(新华社记者王敏)

[责任编辑:王蕊] 标签:嫦娥 着陆冲击 探月
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